3.2交变电流的产生同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 3.2交变电流的产生同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-18 21:39:03 | ||
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文档简介
3.2 交变电流的产生 同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我市某兴趣小组利用地磁场探究交变电流的规律如图甲所示，线圈在地磁场中匀速转动，转轴沿东西方向水平放置，产生的交变电流随时间变化关系图像如图乙所示。已知地磁场方向斜向下，则（ ）
A．0时刻，线圈在竖直面内
B．时刻，线圈在水平面内
C．若仅增加转速，变小
D．若仅将转轴沿南北方向水平放置，变小
2．池州市东至县紧邻鄱阳湖风廊道，是安徽省风能资源最丰富地区之一。图甲是东至县红旗岭风电场，山巅耸立的风电机组与蓝天白云相映成景，美如画卷。图乙为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁体下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变化，则（ ）
A．永磁体的转速为10r/s
B．线圈两端电压的有效值为
C．交流电压的表达式为
D．若将该交流电直接加在击穿电压为9V的电容器上，电容器不会被击穿
3．两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流在相同时间内两电热器产生的热量之比为（ ）
A．2∶1 B．∶1 C．5∶4 D．∶4
4．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势最大值为
C．从到过程中线框的平均感应电动势为
D．线框转一周外力所做的功为
5．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化。已知电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为6V
B．该交变电流的有效值为
C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J
D．电流表的示数为0.6A
6．如图所示，匝正方形闭合金属线圈abcd边长为，电阻为。线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距轴。则（ ）
A．若从图示时刻开始计时，则感应电动势的一表达式：
B．感应电动势的有效值为：
C．从图示时刻开始转动的过程中，线圈中流过的电荷量为：
D．从图示时刻开始转动的过程中，线圈产生的焦耳热为：
7．下图为交流发电机示意图，线圈沿逆时针方向匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．甲→乙过程中，AB边中的电流由A→B
B．丙→丁过程中，AB边中的电流由A→B
C．图甲位置线圈中磁通量最大、感应电动势最大
D．图乙位置线圈中的电流方向发生改变
8．一正弦式交流电的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．此交流电的频率为25Hz
B．用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率为484W
C．用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为3.2A
D．用其给线圈电阻为10Ω的电动机供电，电动机正常工作时的电流为22A
二、多选题
9．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．每当感应电动势e变换方向时，穿过线圈的磁通量的绝对值都为最大
B．时刻穿过线圈的磁通量变化率为零
C．该图是从线圈平面与磁场方向平行时刻开始计时的
D．时刻穿过线圈的磁通量最大
10．边长为L的正方形单匝线框abcd放置在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度为B，线框总电阻为r，若线框从图示位置开始以角速度ω绕ab轴匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A．线框产生的感应电动势最大值是
B．线框产生的感应电动势有效值是
C．线框所在平面和磁场的方向垂直时，回路电流最大
D．线框所在平面和磁场的方向平行时，回路电流最大
11．如图甲所示的电路，已知电阻，和并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，）由此可知（ ）
A．在A、B之间所加交变电压的周期为
B．时两端的电压为
C．加在上电压的有效值为
D．加在上电压的有效值为
12．边长为L的正方形单匝线框放置在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度为B，线框总电阻为r，若线框从图示位置开始以角速度ω绕轴匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A．线框产生的感应电动势最大值是
B．线框产生的感应电动势有效值是
C．线框所在平面和磁场的方向垂直时，回路电流最大
D．线框所在平面和磁场的方向平行时，回路电流最大
三、实验题
13．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第61个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为 rad／s。
（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图像，此电流的瞬时值表达式为 A，1min内电流方向改变 次。
14．（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中，
①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将 （填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转；
②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将 偏转；
③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将 偏转；
④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将 偏转。
（2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为 ，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了 ，减少铁心发热损失。
（3）如图2所示的交变电流的有效值I＝ A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正弦曲线）
四、解答题
15．如图1是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动，产生交变电流。已知矩形线圈的匝数为n，边长ab=cd=l1，bc=ad=l2，线圈的角速度为。磁感应强度为B。当线圈转动到如图2所示位置（其平面与磁场方向平行）时：
（1）求此时线圈边切割磁感线产生的感应电动势大小，并判断两端电势的高低；
（2）如图所示，线圈通过电刷与二极管D、外电阻组成闭合回路。已知线圈电阻为，外电阻为，其余部分电阻不计。求在一段较长时间t（远大于线圈转动周期）内r产生的热量。
16．如图所示，在磁感应强度的水平匀强磁场中，有一边长为，匝数市，总电阻的正方形线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，转速，有一电阻，通过电刷与两滑环接触，两端接有一理想交流电压表，求（计算结果保留）∶
（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势的瞬时表达式；
（2）电压表的示数；
（3）转动一周外力驱动线圈转动所做的功（不计摩擦）；
（4）从图中所示位置转过的过程中通过电阻的电量。
17．在空间中足够大的范围内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，某时刻，置于其中的闭合矩形线圈abcd的ab边与磁场平行，bc边与磁场垂直，如图所示。线圈匝数为n、总电阻为R、边长、。线圈绕ad边以角速度逆时针（从上往下看）转动。求：
（1）转动至图示位置时，线圈中感应电流的大小和方向；
（2）由图示位置转过的时间内，线圈中平均感应电动势的大小；
（3）线圈产生的热功率。
18．如图，线圈abcd的面积是，共匝，线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速转动时，求：
（1）感应电动势的最大值；
（2）从图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少；
（4）转动10s的过程中R上发的热。
19．如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数为匝，面积为，总电阻，绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度。已知匀强磁场磁感应强度，矩形线框通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻箱相接，电表均为理想电表。从线框转至中性面位置开始计时，求：
（1）线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）若电压表示数为，求电流表的示数；
（3）若原、副线圈匝数比为2：1，当电阻箱消耗的电功率最大时，求出此时电阻箱R的阻值和电阻箱最大电功率。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
【详解】A．0时刻，由乙图可知，感应电流为0，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈处于与磁场方向垂直的平面，故A错误；
B．时刻，由乙图可知，感应电流最大，此时穿过线圈的磁通量最小，线圈处于与磁场方向平行的平面，故B错误；
C．若仅增加转速，线圈产生的感应电动势最大值增大，则变大，故C错误；
D．若仅将转轴沿南北方向水平放置，则地磁场水平分量一直与线圈平面平行，只有地磁场的竖直分量穿过线圈，所以线圈产生的感应电动势最大值变小，则变小，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】A．根据图丙可知，电流的周期为
则可知磁体的转速为
故A错误；
B．通过丙图可知电压的最大值为，则有效值
故B正确；
C．根据周期与角速度之间的关系可得
则电压的表达式为
故C错误；
D．电容器是否击穿应参考交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，因此将该交流电直接加在击穿电压为9V的电容器上，电容器会被击穿，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】甲图电流的有效值为，根据有效值的定义则有
解得
电热器产生的热量
乙图电流的有效值为，则有
电热器产生的热量
即
故选C。
4．D
【详解】A．由图像可知，时刻穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，线框产生的感应电动势为0，线框处于中性面，故A错误；
B．线框的感应电动势最大值为
故B错误；
C．从到过程中线框的平均感应电动势为
故C错误；
D．线框的感应电动势有效值为
根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功为
故D正确。
故选D。
5．A
【详解】AB．前三分之一个周期交变电流的有效值为
设该交变电流的有效值为U，根据等效热值法有
解得
电压表测量的是交变电流的有效值，所以其示数为6V，故A正确，B错误；
C．电阻R一个周期内产生的热量为
故C错误；
D．电流表的示数为
故D错误。
故选A。
6．C
【详解】AB．感应电动势的最大值为
解得
有效值为
由图可知，此时线圈平面与磁场方向平行，开始计时e的瞬时值表达式为
故A、B错误；
C．从图示时刻开始转动的过程中，平均感应电动势为
平均感应电流
通过电阻R的电荷量为
联立解得
故C正确；
D．电流的有效值为
从图示时刻开始转动所用时间为
从图示时刻开始转动产生的焦耳热为
解得
故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．甲→乙过程中，根据右手定则，AB边中的电流由B→A。故A错误；
B．丙→丁过程中，根据右手定则，AB边中的电流由A→B。故B正确；
C．图甲位置，线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势最小，为零。故C错误；
D．图乙位置为与中性面垂直的位置，线圈中的电流方向不会发生改变。故D错误。
故选B。
8．B
【详解】A．由图可知，此交流电的周期为0.02s，则此交流电的频率
故A错误；
B．此交流电电压的有效值
用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率
故B正确；
C．用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为
故C错误；
D．当电路中接入阻值为10Ω的电阻时，电路中的电流
接入电动机后，电路为非纯电阻电路，电路中的电流不等于22A，故D错误。
故选B。
9．ABC
【详解】A．每当e转换方向时，线圈与磁场垂直，线圈通过中性面时，磁通量最大，A正确；
B．t1时刻感应电动势为零，线圈通过中性面，磁通量最大，线圈平面和磁场方向垂直，磁通量的变化率为零，B正确；
C．由图可知，开始时刻，电动势最大，故应是从线圈平面与磁场方向平时的时刻开始计时，C正确；
D．t4时刻感应电动势最大，线圈通过与中性面垂直位置，磁通量最小，D错误。
故选ABC。
10．AD
【详解】AB．线框产生的感应电动势最大值为
则线框产生的感应电动势有效值为
故A正确，B错误；
C．线框所在平面和磁场的方向垂直时，穿过线框的磁通量最大，但磁通量变化率最小，感应电动势最小，回路电流最小，故C错误；
D．线框所在平面和磁场的方向平行时，穿过线框的磁通量为0，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，回路电流最大，故D正确。
故选AD。
11．BD
【详解】A．由图乙可得交变电压的周期为
T=0.02s
故A错误；
B．电压的最大值为
交变电压的瞬时值表达式为
（V）
故时，电源在负半轴，B点电势高于A点电势时，二极管截止，，R2串联，故两端的电压为
故B正确；
C．交变电压有效值为
当电源在正半轴，A点电势高于B点电势时，二极管导通，即R1被短路，此时电压为0；当电源在负半轴，B点电势高于A点电势时，二极管截止，，R2串联，此时R1上电压为
根据“焦耳热相等”原则可得
解得加在R1上电压的有效值为
故C错误；
D．当电源在正半轴，A点电势高于B点电势时，二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压，即
电源在负半轴，B点电势高于A点电势时，二极管截止，R1，R2串联，此时R1上电压为
根据“焦耳热相等”原则可得
解得加在R2上电压的有效值为
故D正确。
故选BD。
12．AD
【详解】AB．线框所在平面和磁场的方向平行时，线框产生的感应电动势最大
线框产生的感应电动势有效值是
故A正确，B错误；
CD．线框所在平面和磁场的方向垂直时，感应电动势为零，回路中电流为零；线框所在平面和磁场的方向平行时，感应电动势最大，回路电流最大，故C错误，D正确。
故选AD。
13． 300
【详解】（1）[1]从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第61个向上的“尖峰”经历的时间为60个周期，故周期为T=1s；线圈转动的平均角速度
（2）[2][3]由题图可知
T1=0.4s
角速度
则交流电的瞬时值表达式为
1min有150个周期，一个周期内电流方向改变2次，因此1min内电流方向改变300次。
14． 向右 不发生 向右 向左 涡流 减少涡流
【详解】（1）①[1]将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，根据右手螺旋定则可知，穿过螺线管B竖直向上的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生竖直向下的磁场；再根据右手螺旋定则可知螺线管B中的电流从负接线柱流入电流表，根据题意在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，所以此时电流表的指针将向右偏转。
②[2]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B的磁通量不变，不产生感应电流，电流表不发生偏转。
③[3]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B磁场方向向上，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过螺线管B的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。
④[4]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B的磁场方向向上，突然切断开关S时，穿过螺线管B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表的正接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转。
（2）[5]金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为涡流。
[6]变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了增大电阻，减小涡流。
（3）[7]交变电流的有效值为I，则有
解得
15．（1），a端电势高；（2）
【详解】（1）ab边切割磁感线产生的电动势为
其中
则
由右手定则知a端电势高。
（2）设线圈中感应电动势最大值为Em，有效值为E有，线圈的转动周期为T，则有
由
解得
时间t内产生的总热量
r产生的热量
解得
16．（1）V；（2）V；（3）J；（4）0.02C
【详解】（1）根据角速度定义式有
rad/s
若从线圈通过中性面时开始计时，则有
V
（2）电动势的有效值为
V
电压表示数为
V
（3）转动一周的时间为
外力驱动线圈转动所做的功为
J
（4）从图中所示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量为
C
17．（1）； abcda（2）；（3）
【详解】（1）绕ad边转动至图示位置时，线圈中感应电动势
感应电流的大小为
由楞次定律可得电流方向为abcda。
（2）由图示位置转过的时间内，线圈中平均感应电动势
（3）线圈的热功率
18．（1）；（2）；（3），；（4）
【详解】（1）线圈转动过程中产生的为正弦交流电，电动势的最大值为
（2）从图中位置（中性面）开始计时的交变电流的瞬时值表达式为
（3）感应电动势的有效值为
电流的有效值，即交流电流表的示数为
交流电压表的示数为
（4）转动10s的过程中R上发的热为
19．（1）；（2）；（3），Pm=2000W
【详解】（1）线圈中感应电动势最大值为
线圈中感应电动势瞬时值表达式为
（2）感应电动势的有效值为
线框自身分到的电压为
所以电流表示数为
（3）设副线圈电压为U，电流为I，原线圈两端电压为，电流为，则有
，
即
，
对原线圈回路由闭合电路欧姆定律可得
即
则电阻R上消耗的电功率为
故当I=20A时，U=100，故当
电阻箱最大电功率为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我市某兴趣小组利用地磁场探究交变电流的规律如图甲所示，线圈在地磁场中匀速转动，转轴沿东西方向水平放置，产生的交变电流随时间变化关系图像如图乙所示。已知地磁场方向斜向下，则（ ）
A．0时刻，线圈在竖直面内
B．时刻，线圈在水平面内
C．若仅增加转速，变小
D．若仅将转轴沿南北方向水平放置，变小
2．池州市东至县紧邻鄱阳湖风廊道，是安徽省风能资源最丰富地区之一。图甲是东至县红旗岭风电场，山巅耸立的风电机组与蓝天白云相映成景，美如画卷。图乙为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁体下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变化，则（ ）
A．永磁体的转速为10r/s
B．线圈两端电压的有效值为
C．交流电压的表达式为
D．若将该交流电直接加在击穿电压为9V的电容器上，电容器不会被击穿
3．两个完全相同的电热器分别通以如图甲、乙所示的交变电流在相同时间内两电热器产生的热量之比为（ ）
A．2∶1 B．∶1 C．5∶4 D．∶4
4．单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时刻线框平面与中性面垂直
B．线框的感应电动势最大值为
C．从到过程中线框的平均感应电动势为
D．线框转一周外力所做的功为
5．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化。已知电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为6V
B．该交变电流的有效值为
C．电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J
D．电流表的示数为0.6A
6．如图所示，匝正方形闭合金属线圈abcd边长为，电阻为。线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距轴。则（ ）
A．若从图示时刻开始计时，则感应电动势的一表达式：
B．感应电动势的有效值为：
C．从图示时刻开始转动的过程中，线圈中流过的电荷量为：
D．从图示时刻开始转动的过程中，线圈产生的焦耳热为：
7．下图为交流发电机示意图，线圈沿逆时针方向匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．甲→乙过程中，AB边中的电流由A→B
B．丙→丁过程中，AB边中的电流由A→B
C．图甲位置线圈中磁通量最大、感应电动势最大
D．图乙位置线圈中的电流方向发生改变
8．一正弦式交流电的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．此交流电的频率为25Hz
B．用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率为484W
C．用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为3.2A
D．用其给线圈电阻为10Ω的电动机供电，电动机正常工作时的电流为22A
二、多选题
9．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．每当感应电动势e变换方向时，穿过线圈的磁通量的绝对值都为最大
B．时刻穿过线圈的磁通量变化率为零
C．该图是从线圈平面与磁场方向平行时刻开始计时的
D．时刻穿过线圈的磁通量最大
10．边长为L的正方形单匝线框abcd放置在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度为B，线框总电阻为r，若线框从图示位置开始以角速度ω绕ab轴匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A．线框产生的感应电动势最大值是
B．线框产生的感应电动势有效值是
C．线框所在平面和磁场的方向垂直时，回路电流最大
D．线框所在平面和磁场的方向平行时，回路电流最大
11．如图甲所示的电路，已知电阻，和并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，）由此可知（ ）
A．在A、B之间所加交变电压的周期为
B．时两端的电压为
C．加在上电压的有效值为
D．加在上电压的有效值为
12．边长为L的正方形单匝线框放置在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度为B，线框总电阻为r，若线框从图示位置开始以角速度ω绕轴匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A．线框产生的感应电动势最大值是
B．线框产生的感应电动势有效值是
C．线框所在平面和磁场的方向垂直时，回路电流最大
D．线框所在平面和磁场的方向平行时，回路电流最大
三、实验题
13．图甲为课堂演示用的手摇发电机，现将此手摇发电机的输出端与电压传感器并联后接入数据采集器，在计算机显示屏上得到如图乙所示的波形电压。
（1）研究此交变电流的波形，发现从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第61个向上的“尖峰”经历的时间为1min，则手摇发电机线圈转动的平均角速度为 rad／s。
（2）将发电机输出的电流通过整流装置后得到如图丙所示的正弦交变电流图像，此电流的瞬时值表达式为 A，1min内电流方向改变 次。
14．（1）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）在图（乙）中，
①将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将 （填“向左”“向右”或“不发生”，下同）偏转；
②螺线管A放在B中不动，电流表的指针将 偏转；
③螺线管A放在B中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将 偏转；
④螺线管A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表的指针将 偏转。
（2）给金属块缠上线圈，线圈中通入反复变化的电流，金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为 ，真空冶炼炉就是利用它产生的热量使金属熔化。变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了 ，减少铁心发热损失。
（3）如图2所示的交变电流的有效值I＝ A（其中每个周期的后半周期的图像为半个周期的正弦曲线）
四、解答题
15．如图1是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动，产生交变电流。已知矩形线圈的匝数为n，边长ab=cd=l1，bc=ad=l2，线圈的角速度为。磁感应强度为B。当线圈转动到如图2所示位置（其平面与磁场方向平行）时：
（1）求此时线圈边切割磁感线产生的感应电动势大小，并判断两端电势的高低；
（2）如图所示，线圈通过电刷与二极管D、外电阻组成闭合回路。已知线圈电阻为，外电阻为，其余部分电阻不计。求在一段较长时间t（远大于线圈转动周期）内r产生的热量。
16．如图所示，在磁感应强度的水平匀强磁场中，有一边长为，匝数市，总电阻的正方形线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，转速，有一电阻，通过电刷与两滑环接触，两端接有一理想交流电压表，求（计算结果保留）∶
（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势的瞬时表达式；
（2）电压表的示数；
（3）转动一周外力驱动线圈转动所做的功（不计摩擦）；
（4）从图中所示位置转过的过程中通过电阻的电量。
17．在空间中足够大的范围内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，某时刻，置于其中的闭合矩形线圈abcd的ab边与磁场平行，bc边与磁场垂直，如图所示。线圈匝数为n、总电阻为R、边长、。线圈绕ad边以角速度逆时针（从上往下看）转动。求：
（1）转动至图示位置时，线圈中感应电流的大小和方向；
（2）由图示位置转过的时间内，线圈中平均感应电动势的大小；
（3）线圈产生的热功率。
18．如图，线圈abcd的面积是，共匝，线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速转动时，求：
（1）感应电动势的最大值；
（2）从图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少；
（4）转动10s的过程中R上发的热。
19．如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框ABCD匝数为匝，面积为，总电阻，绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度。已知匀强磁场磁感应强度，矩形线框通过滑环与理想变压器相连，副线圈与电阻箱相接，电表均为理想电表。从线框转至中性面位置开始计时，求：
（1）线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）若电压表示数为，求电流表的示数；
（3）若原、副线圈匝数比为2：1，当电阻箱消耗的电功率最大时，求出此时电阻箱R的阻值和电阻箱最大电功率。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
【详解】A．0时刻，由乙图可知，感应电流为0，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈处于与磁场方向垂直的平面，故A错误；
B．时刻，由乙图可知，感应电流最大，此时穿过线圈的磁通量最小，线圈处于与磁场方向平行的平面，故B错误；
C．若仅增加转速，线圈产生的感应电动势最大值增大，则变大，故C错误；
D．若仅将转轴沿南北方向水平放置，则地磁场水平分量一直与线圈平面平行，只有地磁场的竖直分量穿过线圈，所以线圈产生的感应电动势最大值变小，则变小，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】A．根据图丙可知，电流的周期为
则可知磁体的转速为
故A错误；
B．通过丙图可知电压的最大值为，则有效值
故B正确；
C．根据周期与角速度之间的关系可得
则电压的表达式为
故C错误；
D．电容器是否击穿应参考交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，因此将该交流电直接加在击穿电压为9V的电容器上，电容器会被击穿，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】甲图电流的有效值为，根据有效值的定义则有
解得
电热器产生的热量
乙图电流的有效值为，则有
电热器产生的热量
即
故选C。
4．D
【详解】A．由图像可知，时刻穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，线框产生的感应电动势为0，线框处于中性面，故A错误；
B．线框的感应电动势最大值为
故B错误；
C．从到过程中线框的平均感应电动势为
故C错误；
D．线框的感应电动势有效值为
根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功为
故D正确。
故选D。
5．A
【详解】AB．前三分之一个周期交变电流的有效值为
设该交变电流的有效值为U，根据等效热值法有
解得
电压表测量的是交变电流的有效值，所以其示数为6V，故A正确，B错误；
C．电阻R一个周期内产生的热量为
故C错误；
D．电流表的示数为
故D错误。
故选A。
6．C
【详解】AB．感应电动势的最大值为
解得
有效值为
由图可知，此时线圈平面与磁场方向平行，开始计时e的瞬时值表达式为
故A、B错误；
C．从图示时刻开始转动的过程中，平均感应电动势为
平均感应电流
通过电阻R的电荷量为
联立解得
故C正确；
D．电流的有效值为
从图示时刻开始转动所用时间为
从图示时刻开始转动产生的焦耳热为
解得
故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．甲→乙过程中，根据右手定则，AB边中的电流由B→A。故A错误；
B．丙→丁过程中，根据右手定则，AB边中的电流由A→B。故B正确；
C．图甲位置，线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势最小，为零。故C错误；
D．图乙位置为与中性面垂直的位置，线圈中的电流方向不会发生改变。故D错误。
故选B。
8．B
【详解】A．由图可知，此交流电的周期为0.02s，则此交流电的频率
故A错误；
B．此交流电电压的有效值
用其给100Ω的电阻供电，电阻消耗的功率
故B正确；
C．用其给以额定功率1000W工作的电吹风供电，电路中的电流约为
故C错误；
D．当电路中接入阻值为10Ω的电阻时，电路中的电流
接入电动机后，电路为非纯电阻电路，电路中的电流不等于22A，故D错误。
故选B。
9．ABC
【详解】A．每当e转换方向时，线圈与磁场垂直，线圈通过中性面时，磁通量最大，A正确；
B．t1时刻感应电动势为零，线圈通过中性面，磁通量最大，线圈平面和磁场方向垂直，磁通量的变化率为零，B正确；
C．由图可知，开始时刻，电动势最大，故应是从线圈平面与磁场方向平时的时刻开始计时，C正确；
D．t4时刻感应电动势最大，线圈通过与中性面垂直位置，磁通量最小，D错误。
故选ABC。
10．AD
【详解】AB．线框产生的感应电动势最大值为
则线框产生的感应电动势有效值为
故A正确，B错误；
C．线框所在平面和磁场的方向垂直时，穿过线框的磁通量最大，但磁通量变化率最小，感应电动势最小，回路电流最小，故C错误；
D．线框所在平面和磁场的方向平行时，穿过线框的磁通量为0，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，回路电流最大，故D正确。
故选AD。
11．BD
【详解】A．由图乙可得交变电压的周期为
T=0.02s
故A错误；
B．电压的最大值为
交变电压的瞬时值表达式为
（V）
故时，电源在负半轴，B点电势高于A点电势时，二极管截止，，R2串联，故两端的电压为
故B正确；
C．交变电压有效值为
当电源在正半轴，A点电势高于B点电势时，二极管导通，即R1被短路，此时电压为0；当电源在负半轴，B点电势高于A点电势时，二极管截止，，R2串联，此时R1上电压为
根据“焦耳热相等”原则可得
解得加在R1上电压的有效值为
故C错误；
D．当电源在正半轴，A点电势高于B点电势时，二极管导通即R1被短路，R2电压为电源电压，即
电源在负半轴，B点电势高于A点电势时，二极管截止，R1，R2串联，此时R1上电压为
根据“焦耳热相等”原则可得
解得加在R2上电压的有效值为
故D正确。
故选BD。
12．AD
【详解】AB．线框所在平面和磁场的方向平行时，线框产生的感应电动势最大
线框产生的感应电动势有效值是
故A正确，B错误；
CD．线框所在平面和磁场的方向垂直时，感应电动势为零，回路中电流为零；线框所在平面和磁场的方向平行时，感应电动势最大，回路电流最大，故C错误，D正确。
故选AD。
13． 300
【详解】（1）[1]从屏上出现第1个向上的“尖峰”到出现第61个向上的“尖峰”经历的时间为60个周期，故周期为T=1s；线圈转动的平均角速度
（2）[2][3]由题图可知
T1=0.4s
角速度
则交流电的瞬时值表达式为
1min有150个周期，一个周期内电流方向改变2次，因此1min内电流方向改变300次。
14． 向右 不发生 向右 向左 涡流 减少涡流
【详解】（1）①[1]将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，根据右手螺旋定则可知，穿过螺线管B竖直向上的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生竖直向下的磁场；再根据右手螺旋定则可知螺线管B中的电流从负接线柱流入电流表，根据题意在图（甲）中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，所以此时电流表的指针将向右偏转。
②[2]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B的磁通量不变，不产生感应电流，电流表不发生偏转。
③[3]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B磁场方向向上，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过螺线管B的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。
④[4]螺线管A放在螺线管B中不动，穿过螺线管B的磁场方向向上，突然切断开关S时，穿过螺线管B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表的正接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转。
（2）[5]金属块中产生如图1中虚线所示的感应电流，这样的电流称为涡流。
[6]变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了增大电阻，减小涡流。
（3）[7]交变电流的有效值为I，则有
解得
15．（1），a端电势高；（2）
【详解】（1）ab边切割磁感线产生的电动势为
其中
则
由右手定则知a端电势高。
（2）设线圈中感应电动势最大值为Em，有效值为E有，线圈的转动周期为T，则有
由
解得
时间t内产生的总热量
r产生的热量
解得
16．（1）V；（2）V；（3）J；（4）0.02C
【详解】（1）根据角速度定义式有
rad/s
若从线圈通过中性面时开始计时，则有
V
（2）电动势的有效值为
V
电压表示数为
V
（3）转动一周的时间为
外力驱动线圈转动所做的功为
J
（4）从图中所示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量为
C
17．（1）； abcda（2）；（3）
【详解】（1）绕ad边转动至图示位置时，线圈中感应电动势
感应电流的大小为
由楞次定律可得电流方向为abcda。
（2）由图示位置转过的时间内，线圈中平均感应电动势
（3）线圈的热功率
18．（1）；（2）；（3），；（4）
【详解】（1）线圈转动过程中产生的为正弦交流电，电动势的最大值为
（2）从图中位置（中性面）开始计时的交变电流的瞬时值表达式为
（3）感应电动势的有效值为
电流的有效值，即交流电流表的示数为
交流电压表的示数为
（4）转动10s的过程中R上发的热为
19．（1）；（2）；（3），Pm=2000W
【详解】（1）线圈中感应电动势最大值为
线圈中感应电动势瞬时值表达式为
（2）感应电动势的有效值为
线框自身分到的电压为
所以电流表示数为
（3）设副线圈电压为U，电流为I，原线圈两端电压为，电流为，则有
，
即
，
对原线圈回路由闭合电路欧姆定律可得
即
则电阻R上消耗的电功率为
故当I=20A时，U=100，故当
电阻箱最大电功率为
答案第1页，共2页
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